Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7526359B2 - Bottomed cylindrical body - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7526359B2 - Bottomed cylindrical body - Google Patents

Bottomed cylindrical body Download PDF

Info

Publication number
JP7526359B2
JP7526359B2 JP2023511206A JP2023511206A JP7526359B2 JP 7526359 B2 JP7526359 B2 JP 7526359B2 JP 2023511206 A JP2023511206 A JP 2023511206A JP 2023511206 A JP2023511206 A JP 2023511206A JP 7526359 B2 JP7526359 B2 JP 7526359B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
opposing surface
mass
cylindrical portion
cylindrical body
window portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2023511206A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2022210427A1 (en
Inventor
浩 浜島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Publication of JPWO2022210427A1 publication Critical patent/JPWO2022210427A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7526359B2 publication Critical patent/JP7526359B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02Details
    • G01J1/04Optical or mechanical part supplementary adjustable parts

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Description

本発明は、有底筒状体に関する。 The present invention relates to a cylindrical body with a bottom.

従来、過酷な環境下で工業プロセスを監視するための光プローブが使用されている。このような光プローブとしては、例えば、温度測定用の光高温計、化学組成測定用の光ファイバ分光計などが挙げられる。これらの光プローブは、密封されたシュラウドの中に収容され、保護されている。このようなシュラウドとして、特許文献1には、光センサ用のシールアセンブリが記載されている。Conventionally, optical probes are used to monitor industrial processes in harsh environments. Examples of such optical probes include optical pyrometers for measuring temperature and optical fiber spectrometers for measuring chemical composition. These optical probes are housed and protected in a sealed shroud. As such a shroud, Patent Document 1 describes a seal assembly for an optical sensor.

特開2010-139503号公報JP 2010-139503 A

本開示に係る有底筒状体は、酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスで形成された筒状部と、筒状部の少なくとも一方の端部を封止する平板状の窓部とを含む。窓部は、サファイアまたは透過性セラミックスで形成されている。筒状部と窓部との接合体であり、窓部の筒状部側の第1対向面は、筒状部の窓部側の第2対向面よりも、粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値が大きい。さらに、本開示に係る光センサ用シールアセンブリは、上記の有底筒状体を含む。The bottomed cylindrical body according to the present disclosure includes a cylindrical portion formed of ceramics mainly composed of aluminum oxide, and a flat window portion that seals at least one end of the cylindrical portion. The window portion is formed of sapphire or a transparent ceramic. The cylindrical portion and the window portion are joined together, and a first opposing surface of the window portion on the cylindrical portion side has a larger average value of the mean length (Rsm) in the roughness curve than a second opposing surface of the cylindrical portion on the window portion side. Furthermore, the seal assembly for an optical sensor according to the present disclosure includes the bottomed cylindrical body described above.

本開示の一実施形態に係る有底筒状体を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a bottomed tubular body according to an embodiment of the present disclosure. 図1に示すX-X線で切断した際の断面を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a cross section taken along line XX shown in FIG. サファイアの結晶構造を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the crystal structure of sapphire.

従来の光センサ用のシールアセンブリは、上記のように、白金、ニッケルベース合金、ろう材、ガラスおよびサファイアといった、異なる線膨張係数を有する材料で形成された部材で構成されている。そのため、長期間高温に晒されると、サファイアにひずみが発生しやすい。サファイアにひずみが残った状態が続くと、光学センサは、対象物の情報を正確に検知しにくくなる。As described above, conventional seal assemblies for optical sensors are composed of components made of materials with different linear expansion coefficients, such as platinum, nickel-based alloys, brazing material, glass, and sapphire. Therefore, when exposed to high temperatures for a long period of time, the sapphire is prone to distortion. If the distortion remains in the sapphire for a long period of time, it becomes difficult for the optical sensor to accurately detect information about the target object.

したがって、光学センサを収容した場合に、対象物の情報を正確に検知することができる有底筒状体が求められている。 Therefore, there is a need for a bottomed cylindrical body that can accurately detect information about an object when an optical sensor is housed inside.

本開示に係る有底筒状体は、窓部の筒状部側の第1対向面の平均長さ(Rsm)の平均値が大きい。そのため、第1対向面の凹部同士および凸部同士の間隔(周期)が広くなり、可視光線や近赤外線を窓部に照射しても、散乱が発生しにくい。したがって、本開示に係る有底筒状体は、光学センサを収容した場合に、対象物の情報を正確に検知することができる。The bottomed cylindrical body according to the present disclosure has a large average value of the average length (Rsm) of the first opposing surface on the cylindrical portion side of the window portion. Therefore, the intervals (period) between the concave portions and between the convex portions of the first opposing surface are wide, and scattering is unlikely to occur even when visible light or near-infrared light is irradiated to the window portion. Therefore, the bottomed cylindrical body according to the present disclosure can accurately detect information about an object when an optical sensor is housed therein.

本開示の一実施形態に係る有底筒状体を、図1および図2に基づいて説明する。図1に示す一実施形態に係る有底筒状体1は、筒状部11と、筒状部11の少なくとも一方の端部を封止する窓部12とを含む。A bottomed tubular body according to one embodiment of the present disclosure will be described with reference to Figures 1 and 2. The bottomed tubular body 1 according to one embodiment shown in Figure 1 includes a tubular portion 11 and a window portion 12 that seals at least one end of the tubular portion 11.

一実施形態に係る有底筒状体1に含まれる筒状部11は、酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスで形成されている。本明細書において「主成分」とは、セラミックスを構成する成分の合計を100質量%とした場合に、80質量%以上の割合で含まれる成分を意味する。セラミックスに含まれる各成分の同定は、CuKα線を用いたX線回折装置で行い、各成分の割合は、例えばICP(InductivelyCoupled Plasma)発光分光分析装置または蛍光X線分析装置により求めればよい。The cylindrical portion 11 included in the bottomed cylindrical body 1 according to one embodiment is formed of ceramics containing aluminum oxide as the main component. In this specification, the term "main component" refers to a component that is contained in an amount of 80% by mass or more when the total amount of the components constituting the ceramic is taken as 100% by mass. Each component contained in the ceramic is identified using an X-ray diffraction device using CuKα radiation, and the proportion of each component can be determined, for example, using an ICP (Inductively Coupled Plasma) emission spectrometer or an X-ray fluorescence analyzer.

筒状部11を形成するセラミックスは、他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、珪素、ニッケルなどを含んでいてもよい。これらの元素は、通常、酸化物として含まれる。例えば、ナトリウムの少なくとも一部が酸化ナトリウム(Na2O)として存在し、この酸化ナトリウムが、粒界相内において、酸化アルミニウムの結晶との境界領域よりも内部領域の方に多く存在しているのがよい。 The ceramics forming the cylindrical portion 11 may contain other components. Examples of the other components include sodium, magnesium, calcium, silicon, and nickel. These elements are usually contained as oxides. For example, it is preferable that at least a part of the sodium exists as sodium oxide ( Na2O ), and that this sodium oxide exists more in the inner region of the grain boundary phase than in the boundary region with the aluminum oxide crystals.

酸化ナトリウムが、酸化アルミニウムの結晶との境界領域よりも内部領域の方に多く存在していると、誘電正接が低くなる。そのため、高周波電圧が印加されるような環境で使用されても、発生する熱が低減される。その結果、有底筒状体1に、例えば光学センサが収容されていると、光学センサが受ける熱的な損傷を低減することができる。ナトリウムは、酸化ナトリウムに換算して、例えば、30質量ppm以上500質量ppm以下の割合で含まれていてもよい。 If sodium oxide is present in greater amounts in the internal region than in the boundary region with the aluminum oxide crystals, the dielectric tangent is lower. Therefore, even when used in an environment where high-frequency voltage is applied, the heat generated is reduced. As a result, if an optical sensor is housed in the bottomed cylindrical body 1, thermal damage to the optical sensor can be reduced. Sodium may be contained in a ratio of, for example, 30 ppm by mass or more and 500 ppm by mass or less, calculated as sodium oxide.

筒状部11を形成するセラミックスは、ニッケルを酸化ニッケル(NiO)に換算して4質量ppm以下の割合で含んでいてもよい。ニッケルは、酸化の程度に応じて色調がばらつきやすい。しかし、ニッケルの含有量が、酸化ニッケル(NiO)に換算して4質量ppm以下であれば、色調のばらつきが生じにくくなる。The ceramics forming the cylindrical portion 11 may contain nickel in a proportion of 4 ppm by mass or less, calculated as nickel oxide (NiO). Nickel tends to vary in color depending on the degree of oxidation. However, if the nickel content is 4 ppm by mass or less, calculated as nickel oxide (NiO), color variation is less likely to occur.

筒状部11を形成するセラミックスは、周期表4族、5族および6族の少なくともいずれかの元素を酸化物に換算して、合計0.01質量%以上1質量%以下の割合で含んでいてもよい。これらの元素を酸化物に換算した含有量が合計0.01質量%以上であると、ナトリウムは、例えば、NaTiO3、NaZrO3、NaVO3、NaNbO3、NaTaO3、NaCrO3、NaMnO3、NaWO3などの複合化合物として存在しやすくなる。化学反応式で示すと、以下の通りである。
25+Na2O→2NaMO3(M:周期表4族、5族および6族の元素)
The ceramics forming the cylindrical portion 11 may contain at least any one of elements of Groups 4, 5, and 6 of the periodic table in a total amount of 0.01% by mass or more and 1% by mass or less, calculated as oxides. When the total amount of these elements calculated as oxides is 0.01% by mass or more, sodium tends to exist as a composite compound such as NaTiO3 , NaZrO3 , NaVO3 , NaNbO3 , NaTaO3 , NaCrO3 , NaMnO3 , and NaWO3 . The chemical reaction formula is as follows:
M2O5 + Na2O2NaMO3 (M: elements of groups 4, 5 , and 6 of the periodic table)

このように、ナトリウムが複合化合物として存在すると、ナトリウムは不活性化された状態となるため、誘電正接を低くすることができる。例えば、周波数8.5GHzにおける誘電正接を2×10-4以下とすることができる。特に、これらの元素を酸化物に換算した含有量が合計0.1質量%以上であると、周波数8.5GHzにおける誘電正接を1×10-4以下とすることができる。 In this way, when sodium is present as a complex compound, sodium is inactivated, and the dielectric loss tangent can be reduced. For example, the dielectric loss tangent at a frequency of 8.5 GHz can be reduced to 2×10 −4 or less. In particular, when the total content of these elements converted into oxides is 0.1 mass % or more, the dielectric loss tangent at a frequency of 8.5 GHz can be reduced to 1×10 −4 or less.

一方、これらの元素を酸化物として多量に含むと、酸化アルミニウムの異常粒成長が発生して、機械的特性が低下しやすくなる。しかし、周期表4族、5族および6族の元素に換算した含有量が合計1質量%以下であると、破壊靭性、静的弾性率、機械的強度などの機械的特性を十分維持することができる。On the other hand, if these elements are contained in large amounts as oxides, abnormal grain growth of aluminum oxide occurs, and mechanical properties are likely to deteriorate. However, if the total content converted to elements of Groups 4, 5, and 6 of the Periodic Table is 1 mass% or less, mechanical properties such as fracture toughness, static modulus of elasticity, and mechanical strength can be sufficiently maintained.

筒状部11を形成するセラミックスは、マグネシウムを酸化マグネシウム(MgO)に換算して0.02質量%以上0.7質量%以下の割合で含むとよい。マグネシウムを酸化マグネシウム(MgO)に換算して0.02質量%以上であれば、機械的強度を高くすることができ、例えば、3点曲げ強度を250MPa以上とすることができる。さらに、3点曲げ強度を320MPa以上とするには、マグネシウムを酸化マグネシウム(MgO)に換算して0.1質量%以上の割合で含むとよい。The ceramics forming the cylindrical portion 11 may contain magnesium in a ratio of 0.02% by mass or more and 0.7% by mass or less, calculated as magnesium oxide (MgO). If the magnesium is 0.02% by mass or more, calculated as magnesium oxide (MgO), the mechanical strength can be increased, and for example, the three-point bending strength can be made 250 MPa or more. Furthermore, to make the three-point bending strength 320 MPa or more, it is preferable to contain magnesium in a ratio of 0.1% by mass or more, calculated as magnesium oxide (MgO).

マグネシウムは、通常、酸化アルミニウムに固溶するか、酸化アルミニウムと反応してアルミン酸マグネシウムとして存在する。しかし、酸化マグネシウム単独の粒子としてセラミックス中に過剰に存在すると、酸化マグネシウムの粒子が凝集して破壊起点となったり、研削や研磨によって脱粒が生じ接合する対向面に局部的な異常を生じさせたりすることがある。マグネシウムが酸化マグネシウム(MgO)に換算して0.7質量%以下であれば、上述した破壊起点や局部的な異常を抑制することができる。Magnesium usually exists as a solid solution in aluminum oxide or as magnesium aluminate after reacting with aluminum oxide. However, if magnesium oxide particles are present in excess in ceramics, the magnesium oxide particles may aggregate and become fracture origins, or may fall off during grinding or polishing, causing localized abnormalities on the opposing surfaces to be joined. If magnesium is 0.7 mass% or less, calculated as magnesium oxide (MgO), the above-mentioned fracture origins and localized abnormalities can be suppressed.

各元素をそれぞれ酸化物に換算した含有量が微量、例えば、0.1質量%以下である場合、精度の高いグロー放電質量分析装置(GDMS)を用いて求めればよい。 When the content of each element converted into its oxide is small, for example 0.1 mass% or less, it can be determined using a highly accurate glow discharge mass spectrometer (GDMS).

筒状部11の大きさは限定されず、有底筒状体1の用途に応じて、適宜設定される。例えば、筒状部11は、5.0mm以上15.0mm以下の外径を有し、1.0mm以上13.0mm以下の内径を有し、軸方向に30mm以上150mm以下の長さを有する。The size of the cylindrical portion 11 is not limited and is set appropriately depending on the application of the bottomed cylindrical body 1. For example, the cylindrical portion 11 has an outer diameter of 5.0 mm to 15.0 mm, an inner diameter of 1.0 mm to 13.0 mm, and a length in the axial direction of 30 mm to 150 mm.

一実施形態に係る有底筒状体1に含まれる窓部12は、筒状部11の少なくとも一方の端部を封止している。窓部12は、平板状を有している。窓部12は、サファイアまたは透過性セラミックスで形成されている。The window portion 12 included in the bottomed cylindrical body 1 according to one embodiment seals at least one end of the cylindrical portion 11. The window portion 12 has a flat plate shape. The window portion 12 is made of sapphire or a transparent ceramic.

サファイアとは、酸化アルミニウム(Al23)の単結晶である。サファイアは、優れた耐熱性、熱伝導性および放熱性を有しており、温度上昇を抑制し得るという特性も有している。透過性セラミックスは、光を透過するセラミックスであれば限定されず、例えば、石英やジルコンなどが挙げられる。さらに、透過性セラミックスは、JIS R 1600:2011で定義される透光性セラミックスも含む。窓部12は、可視光領域(波長域:380nm以上780nm以下)および近赤外領域(波長域:780nm以上1700nm以下)において、例えば85%以上の光透過率を有しているのがよい。窓部12の大きさおよび形状は限定されず、筒状部11の大きさおよび形状に応じて、適宜設定される。窓部12は、例えば0.2mm以上2.0mm以下の厚みを有する。 Sapphire is a single crystal of aluminum oxide (Al 2 O 3 ). Sapphire has excellent heat resistance, thermal conductivity, and heat dissipation, and also has the property of being able to suppress temperature rise. The transparent ceramics are not limited as long as they are ceramics that transmit light, and examples thereof include quartz and zircon. Furthermore, the transparent ceramics also include translucent ceramics defined in JIS R 1600:2011. The window portion 12 may have a light transmittance of, for example, 85% or more in the visible light region (wavelength region: 380 nm to 780 nm) and the near-infrared region (wavelength region: 780 nm to 1700 nm). The size and shape of the window portion 12 are not limited, and are appropriately set according to the size and shape of the cylindrical portion 11. The window portion 12 has a thickness of, for example, 0.2 mm to 2.0 mm.

窓部12がサファイアで形成されている場合、サファイアのc軸と筒状部11の中心軸とが略平行であるのがよい。サファイアは、熱伝導率に異方性を有しており、c軸に平行な方向の熱伝導率が高い。サファイアのc軸と筒状部11の中心軸とが略平行であれば、窓部12の厚み方向とサファイアのc軸方向とが一致する。その結果、窓部12の厚み方向の放熱性能を向上させることができる。「略平行」とは、サファイアのc軸と筒状部11の中心軸とが必ずしも平行でなくてもよく、サファイアのc軸と筒状部11の中心軸とのなす角度が5°以下である場合を意味する。When the window portion 12 is made of sapphire, it is preferable that the c-axis of the sapphire and the central axis of the cylindrical portion 11 are approximately parallel. Sapphire has anisotropy in thermal conductivity, and has high thermal conductivity in a direction parallel to the c-axis. If the c-axis of the sapphire and the central axis of the cylindrical portion 11 are approximately parallel, the thickness direction of the window portion 12 and the c-axis direction of the sapphire coincide with each other. As a result, the heat dissipation performance in the thickness direction of the window portion 12 can be improved. "Approximately parallel" means that the c-axis of the sapphire and the central axis of the cylindrical portion 11 do not necessarily have to be parallel, and the angle between the c-axis of the sapphire and the central axis of the cylindrical portion 11 is 5° or less.

サファイアの結晶面について説明する。図3は、サファイアの結晶構造を示す。図3(A)~(D)に示すように、サファイアは六方晶構造を有しており、代表的な結晶面として、c面、m面、a面およびr面が存在する。これらの面に垂直な軸を、それぞれc軸、m軸、a軸およびr軸と称する。 We will explain the crystal planes of sapphire. Figure 3 shows the crystal structure of sapphire. As shown in Figures 3(A) to (D), sapphire has a hexagonal structure, with the c-plane, m-plane, a-plane, and r-plane being typical crystal planes. The axes perpendicular to these planes are called the c-axis, m-axis, a-axis, and r-axis, respectively.

筒状部11を形成している酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスと、窓部12を形成しているサファイアまたは透過性セラミックスとは、線膨張係数に大きな差がない。そのため、長期間高温に晒されても、サファイアまたは透過性セラミックスにひずみが発生しにくい。その結果、例えば光学センサが、一実施形態に係る有底筒状体1の内部に収容されていると、長期間高温に晒されるような環境下であっても、光学センサは対象物の情報を正確に検知することができる。サファイアは酸化アルミニウムの単結晶であることから、窓部12がサファイアで形成されていると、酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスで形成された筒状部11と、線膨張係数の差がより0に近づく。There is no significant difference in linear expansion coefficient between the ceramics mainly composed of aluminum oxide forming the cylindrical portion 11 and the sapphire or translucent ceramics forming the window portion 12. Therefore, even if exposed to high temperatures for a long period of time, sapphire or translucent ceramics is unlikely to be distorted. As a result, for example, when an optical sensor is housed inside the bottomed cylindrical body 1 according to one embodiment, the optical sensor can accurately detect information about the target object even in an environment where it is exposed to high temperatures for a long period of time. Since sapphire is a single crystal of aluminum oxide, when the window portion 12 is made of sapphire, the difference in linear expansion coefficient between the cylindrical portion 11 formed of ceramics mainly composed of aluminum oxide approaches 0.

有底筒状体1は、筒状部11と窓部12との接合体である。図2に示すように、筒状部11と窓部12との対向面13、すなわち、窓部12の筒状部11側の第1対向面131および筒状部11の窓部12側の第2対向面132において、第1対向面131は第2対向面132よりも、粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値が大きい。粗さ曲線における平均長さ(Rsm)は、筒状部11と窓部12とを接合した後に、第1対向面131および第2対向面132のそれぞれについて測定したものである。第1対向面131の平均長さ(Rsm)は、筒状部11を切断して薄くすることで測定することができる。筒状部11を切断して薄くするのは、後述する形状解析レーザー顕微鏡で平均長さ(Rsm)を測定する場合、対物レンズを第1対向面131に近づけることを可能とし、焦点を合わせるためである。The bottomed cylindrical body 1 is a joint of a cylindrical portion 11 and a window portion 12. As shown in FIG. 2, in the opposing surfaces 13 between the cylindrical portion 11 and the window portion 12, that is, the first opposing surface 131 on the cylindrical portion 11 side of the window portion 12 and the second opposing surface 132 on the window portion 12 side of the cylindrical portion 11, the first opposing surface 131 has a larger average value of the average length (Rsm) in the roughness curve than the second opposing surface 132. The average length (Rsm) in the roughness curve was measured for each of the first opposing surface 131 and the second opposing surface 132 after the cylindrical portion 11 and the window portion 12 were joined. The average length (Rsm) of the first opposing surface 131 can be measured by cutting and thinning the cylindrical portion 11. The cylindrical portion 11 is cut to make it thinner in order to enable the objective lens to be brought closer to the first opposing surface 131 and to focus when measuring the average length (Rsm) using a shape analysis laser microscope described below.

一方、第2対向面132の平均長さ(Rsm)は、窓部12が厚い、例えば、厚みが0.1mmを超える場合、窓部12を第1対向面131の反対側から研磨して薄くし、レーザー光を窓部に透過させることで測定することができる。窓部12にレーザー光を照射すると、レーザー光は表面や内部の欠陥によって僅かに散乱する。この散乱による平均長さ(Rsm)の測定値への影響を少なくするために、窓部12の厚みは0.1mm以下になるまで研磨し、その表面の算術平均粗さRaは、0.005μm以下とするのがよい。On the other hand, when the window portion 12 is thick, for example, the thickness exceeds 0.1 mm, the average length (Rsm) of the second opposing surface 132 can be measured by polishing the window portion 12 from the opposite side to the first opposing surface 131 to make it thinner and transmitting laser light through the window portion. When laser light is irradiated onto the window portion 12, the laser light is slightly scattered by defects on the surface and inside. In order to reduce the effect of this scattering on the measured average length (Rsm), it is preferable to polish the window portion 12 until the thickness is 0.1 mm or less, and to set the arithmetic mean roughness Ra of the surface to 0.005 μm or less.

第1対向面131の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値が、第2対向面132の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値よりも大きいことから、第1対向面131の凹部同士の間隔(周期)および凸部同士の間隔(周期)が広い。そのため、可視光線および近赤外線を窓部12に照射しても、散乱が生じにくい。その結果、例えば光学センサが、一実施形態に係る有底筒状体1の内部に収容されていると、光学センサは対象物の情報を正確に検知することができる。 Because the average value of the average length (Rsm) in the roughness curve of the first opposing surface 131 is greater than the average value of the average length (Rsm) in the roughness curve of the second opposing surface 132, the interval (period) between the concave portions and the interval (period) between the convex portions of the first opposing surface 131 are wide. Therefore, even if visible light and near-infrared light are irradiated onto the window portion 12, scattering is unlikely to occur. As a result, for example, when an optical sensor is housed inside the bottomed cylindrical body 1 according to one embodiment, the optical sensor can accurately detect information about the target object.

さらに、第2対向面132の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値が、第1対向面131の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値よりも小さいことから、凹部同士の間隔(周期)が狭い。その結果、筒状部11と窓部12との接合時に、筒状部11から溶出するガラス成分などによって、この凹部が充填され、十分な接合強度が発揮される。Furthermore, since the average value of the average length (Rsm) in the roughness curve of the second opposing surface 132 is smaller than the average value of the average length (Rsm) in the roughness curve of the first opposing surface 131, the interval (period) between the recesses is narrow. As a result, when the cylindrical portion 11 and the window portion 12 are joined, the recesses are filled with glass components eluted from the cylindrical portion 11, etc., and sufficient joining strength is exerted.

第2対向面132の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値は、第1対向面131の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値よりも小さければ、限定されない。第2対向面132の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値は、例えば22.8μm以下(但し、0μmを除く)であってもよい。第2対向面132の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値がこのような範囲であれば、筒状部11と窓部12との接合時に、優れた接合強度が発揮される。The average value of the average length (Rsm) in the roughness curve of the second opposing surface 132 is not limited as long as it is smaller than the average value of the average length (Rsm) in the roughness curve of the first opposing surface 131. The average value of the average length (Rsm) in the roughness curve of the second opposing surface 132 may be, for example, 22.8 μm or less (excluding 0 μm). If the average value of the average length (Rsm) in the roughness curve of the second opposing surface 132 is in such a range, excellent bonding strength is exhibited when the tubular portion 11 and the window portion 12 are bonded to each other.

第1対向面131の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値は、第2対向面132の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値よりも大きければ、限定されない。第1対向面131の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値は、例えば、10μm以上40μm以下であってもよい。第1対向面131の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)がこのような範囲であれば、可視光線および近赤外線を窓部12に照射しても、ほとんど散乱が生じない。その結果、例えば光学センサが、一実施形態に係る有底筒状体1の内部に収容されていると、光学センサは対象物の情報を正確に検知することができる。The average value of the average length (Rsm) in the roughness curve of the first opposing surface 131 is not limited as long as it is greater than the average value of the average length (Rsm) in the roughness curve of the second opposing surface 132. The average value of the average length (Rsm) in the roughness curve of the first opposing surface 131 may be, for example, 10 μm or more and 40 μm or less. If the average length (Rsm) in the roughness curve of the first opposing surface 131 is in such a range, even if visible light and near infrared rays are irradiated to the window portion 12, almost no scattering occurs. As a result, for example, when an optical sensor is housed inside the bottomed cylindrical body 1 according to one embodiment, the optical sensor can accurately detect information of the target object.

第1対向面131の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値が、第2対向面132の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値よりも大きければ、その差は限定されない。例えば、第1対向面131の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値と第2対向面132の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値との差は、例えば、2.3μm以上31μm以下であってもよい。As long as the average value of the average length (Rsm) in the roughness curve of the first opposing surface 131 is greater than the average value of the average length (Rsm) in the roughness curve of the second opposing surface 132, the difference is not limited. For example, the difference between the average value of the average length (Rsm) in the roughness curve of the first opposing surface 131 and the average value of the average length (Rsm) in the roughness curve of the second opposing surface 132 may be, for example, 2.3 μm or more and 31 μm or less.

一実施形態に係る有底筒状体1において、第2対向面132の粗さ曲線における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値が、第1対向面131の粗さ曲線における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値よりも大きくてもよい。このような場合、第2対向面132は、第1対向面131に対するアンカー効果が高くなる。その結果、例えば、第2対向面132の面積が第1対向面131の面積よりも狭くても、優れた接合強度が発揮される。さらに、第1対向面131は、局所的に大きく傾斜する部分が少なくなる。そのため、筒状部11の内部空間に粒子が浮遊しても、第1対向面131に付着しにくくなる。その結果、一実施形態に係る有底筒状体1の内部に収容されていると、光学センサは対象物の情報を正確に検知することができる。In the bottomed cylindrical body 1 according to one embodiment, the average value of the root mean square slope (RΔq) in the roughness curve of the second opposing surface 132 may be greater than the average value of the root mean square slope (RΔq) in the roughness curve of the first opposing surface 131. In such a case, the second opposing surface 132 has a high anchor effect on the first opposing surface 131. As a result, for example, even if the area of the second opposing surface 132 is narrower than the area of the first opposing surface 131, excellent bonding strength is exhibited. Furthermore, the first opposing surface 131 has fewer locally significantly inclined portions. Therefore, even if particles float in the internal space of the cylindrical portion 11, they are less likely to adhere to the first opposing surface 131. As a result, when contained inside the bottomed cylindrical body 1 according to one embodiment, the optical sensor can accurately detect information about the target object.

粗さ曲線における2乗平均平方根傾斜(RΔq)は、筒状部11と窓部12とを接合した後に、第1対向面131および第2対向面132のそれぞれについて測定したものである。第1対向面131の2乗平均平方根傾斜(RΔq)は、筒状部11を切断して薄くすることで測定することができる。一方、第2対向面132の2乗平均平方根傾斜(RΔq)は、窓部12が厚い、例えば、厚みが0.1mmを超える場合、窓部12を第1対向面131の反対側から研磨して薄くし、レーザー光を窓部12に透過させることで測定することができる。The root-mean-square slope (RΔq) of the roughness curve was measured for each of the first opposing surface 131 and the second opposing surface 132 after the cylindrical portion 11 and the window portion 12 were joined. The root-mean-square slope (RΔq) of the first opposing surface 131 can be measured by cutting and thinning the cylindrical portion 11. On the other hand, the root-mean-square slope (RΔq) of the second opposing surface 132 can be measured by polishing the window portion 12 from the opposite side of the first opposing surface 131 to make it thinner when the window portion 12 is thick, for example, when the thickness exceeds 0.1 mm, and transmitting laser light through the window portion 12.

レーザー光の僅かな散乱による2乗平均平方根傾斜(RΔq)の測定値への影響を少なくするために、窓部12の厚みは0.1mm以下になるまで研磨し、その表面の算術平均粗さRaは、0.005μm以下とするのがよい。In order to minimize the effect of slight scattering of the laser light on the measured value of the root mean square slope (RΔq), the window portion 12 is polished to a thickness of 0.1 mm or less, and the arithmetic mean roughness Ra of its surface is preferably 0.005 μm or less.

第1対向面131の粗さ曲線における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値は、第2対向面132の粗さ曲線における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値よりも小さければ、限定されない。第1対向面131の粗さ曲線における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値は、0.016以下(但し、0を除く)であってもよい。第1対向面131の粗さ曲線における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値がこのような範囲であれば、局所的に大きく傾斜する部分がほとんど存在しなくなる。その結果、一実施形態に係る有底筒状体1の内部に収容されていると、光学センサは対象物の情報を正確に検知することができる。The average value of the root mean square slope (RΔq) in the roughness curve of the first opposing surface 131 is not limited as long as it is smaller than the average value of the root mean square slope (RΔq) in the roughness curve of the second opposing surface 132. The average value of the root mean square slope (RΔq) in the roughness curve of the first opposing surface 131 may be 0.016 or less (excluding 0). If the average value of the root mean square slope (RΔq) in the roughness curve of the first opposing surface 131 is in such a range, there will be almost no locally large inclined parts. As a result, when it is housed inside the bottomed cylindrical body 1 according to one embodiment, the optical sensor can accurately detect information about the target object.

第2対向面132の粗さ曲線における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値が、第1対向面131の粗さ曲線における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値よりも大きければ、その差は限定されない。例えば、第2対向面132の粗さ曲線における2乗平均平方根傾斜(RΔq)と第1対向面131の粗さ曲線における2乗平均平方根傾斜(RΔq)との差は、例えば、0.3以上1.5以下であってもよい。As long as the average value of the root mean square slope (RΔq) in the roughness curve of the second opposing surface 132 is greater than the average value of the root mean square slope (RΔq) in the roughness curve of the first opposing surface 131, the difference is not limited. For example, the difference between the root mean square slope (RΔq) in the roughness curve of the second opposing surface 132 and the root mean square slope (RΔq) in the roughness curve of the first opposing surface 131 may be, for example, 0.3 or more and 1.5 or less.

平均長さ(Rsm)および2乗平均平方根傾斜(RΔq)は、JIS B 0601:2001に準拠し、形状解析レーザー顕微鏡((株)キーエンス製、超深度カラー3D形状測定顕微鏡(VK-X1100またはその後継機種))を用いて測定することができる。測定条件としては、照明方式を同軸照明、倍率を480倍、カットオフ値λsを無し、カットオフ値λcを0.08mm、カットオフ値λfを無し、終端効果の補正を有り、測定対象とする第1対向面131および第2対向面132から1か所当たりの測定範囲を、例えば、710μm×533μmに設定して、測定範囲毎に、測定範囲の長手方向に沿って測定対象とする線を4本引いて、線粗さ計測を行えばよい。計測の対象とする線1本当たりの長さは、例えば、560μmである。第1対向面131および第2対向面132から測定範囲をそれぞれ3箇所設定し、合計12本の線から平均長さ(Rsm)および2乗平均平方根傾斜(RΔq)が計測される。この計測値の平均値を算出して、比較すればよい。The average length (Rsm) and the root mean square slope (RΔq) can be measured in accordance with JIS B 0601:2001 using a shape analysis laser microscope (Keyence Corporation, Ultra-Deep Color 3D Shape Measuring Microscope (VK-X1100 or its successor model)). The measurement conditions are as follows: coaxial illumination, 480x magnification, no cutoff value λs, 0.08mm cutoff value λc, no cutoff value λf, end effect correction, and the measurement range per point from the first opposing surface 131 and the second opposing surface 132 to be measured is set to, for example, 710μm×533μm. For each measurement range, four lines to be measured are drawn along the longitudinal direction of the measurement range, and line roughness measurement is performed. The length of each line to be measured is, for example, 560μm. Three measurement ranges are set on each of the first opposing surface 131 and the second opposing surface 132, and the average length (Rsm) and the root mean square slope (RΔq) are measured from a total of 12 lines. The average values of these measurements are calculated and compared.

一実施形態に係る有底筒状体1を製造する方法は限定されない。有底筒状体1は、例えば、筒状部11の一方の端部を、窓部12で封止するように接合すればよい。このような接合方法としては、例えば、拡散接合、ガラス接合、レーザーウェルディングなどが挙げられる。接合方法として拡散接合を採用する場合、優れた耐薬品性が得られ、さらに接合部付近からの不純物の溶融を低減させる効果も発揮される。一実施形態に係る有底筒状体1は、具体的には、次のような手順で製造される。 The method for manufacturing the bottomed tubular body 1 according to one embodiment is not limited. The bottomed tubular body 1 may be manufactured, for example, by joining one end of the tubular portion 11 so as to seal it with the window portion 12. Examples of such joining methods include diffusion joining, glass joining, and laser welding. When diffusion joining is used as the joining method, excellent chemical resistance is obtained, and the effect of reducing melting of impurities from the vicinity of the joint is also exhibited. Specifically, the bottomed tubular body 1 according to one embodiment is manufactured by the following procedure.

まず、筒状部11の製造方法の一実施形態について説明する。平均粒径が0.4μm以上0.6μm以下の酸化アルミニウム(Al23)A粉末および平均粒径が1.2μm以上1.8μm以下の酸化アルミニウムB粉末を準備する。Mg源として水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)粉末、Si源として酸化珪素(SiO2)粉末、Ca源として炭酸カルシウム(CaCO3)粉末を準備する。酸化珪素粉末は、平均粒径が0.5μm以下の微粉のものを準備する。以下の記載において、酸化アルミニウムA粉末および酸化アルミニウムB粉末以外の粉末を総称して、副成分粉末と称する。 First, one embodiment of a manufacturing method for the cylindrical portion 11 will be described. Aluminum oxide ( Al2O3 ) A powder having an average particle size of 0.4 μm to 0.6 μm and aluminum oxide B powder having an average particle size of 1.2 μm to 1.8 μm are prepared. Magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) powder is prepared as the Mg source, silicon oxide ( SiO2 ) powder is prepared as the Si source, and calcium carbonate ( CaCO3 ) powder is prepared as the Ca source. The silicon oxide powder is prepared as a fine powder having an average particle size of 0.5 μm or less. In the following description, powders other than the aluminum oxide A powder and the aluminum oxide B powder are collectively referred to as the auxiliary component powder.

次に、酸化アルミニウムA粉末と、酸化アルミニウムB粉末とを質量比率が40:60~60:40となるように、得られるセラミックスを構成する成分100質量%のうち、AlをAl23換算した含有量が99.4質量%以上となるように秤量し、酸化アルミニウム調合粉末とする。副成分粉末について、酸化アルミニウム調合粉末におけるNa量をまず把握し、セラミックスに含まれるNa量からNa2Oに換算し、この換算値と、副成分粉末を構成する成分(この例においては、Si、Ca、Mgなど)を酸化物に換算した値との比が1.1以下となるように秤量する。 Next, aluminum oxide A powder and aluminum oxide B powder are weighed out in a mass ratio of 40:60 to 60:40, and the content of Al converted to Al2O3 is 99.4 mass% or more out of 100 mass% of the components constituting the resulting ceramic, to obtain an aluminum oxide blended powder. For the auxiliary component powder, the Na content in the aluminum oxide blended powder is first determined, and the Na content in the ceramic is converted to Na2O , and the components constituting the auxiliary component powder (in this example, Si, Ca, Mg, etc.) are weighed out so that the ratio of this converted value to the value converted to oxide is 1.1 or less.

上記酸化アルミニウム調合粉末および副成分粉末の合計100質量%における水酸化マグネシウム粉末の含有量は0.03質量%以上1.0質量%以下、酸化ケイ素粉末の含有量は0.02質量%以上2.5質量%以下、炭酸カルシウム粉末の含有量が0.05質量%以上0.15質量%以下であり、残部が酸化アルミニウム粉末および不可避不純物である。不可避不純物の含有量の合計は、0.3質量%以下とする。In a total of 100% by mass of the aluminum oxide blend powder and the auxiliary component powder, the content of magnesium hydroxide powder is 0.03% by mass or more and 1.0% by mass or less, the content of silicon oxide powder is 0.02% by mass or more and 2.5% by mass or less, the content of calcium carbonate powder is 0.05% by mass or more and 0.15% by mass or less, and the remainder is aluminum oxide powder and unavoidable impurities. The total content of unavoidable impurities is 0.3% by mass or less.

周期表4族、5族および6族の少なくともいずれかの元素を含むセラミックスを得る場合、これらの元素の酸化物、硝酸塩などの粉末を用いればよい。これらの元素の酸化物を用いる場合、酸化アルミニウム調合粉末および副成分粉末の合計100質量%における上記元素の酸化物粉末の含有量は、合計0.01質量%以上1質量%以下とすればよい。When obtaining ceramics containing at least any one of elements of Groups 4, 5, and 6 of the periodic table, powders of oxides, nitrates, etc. of these elements may be used. When using oxides of these elements, the content of the oxide powders of the above elements in a total of 100 mass% of the aluminum oxide blend powder and the auxiliary component powder may be 0.01 mass% or more and 1 mass% or less in total.

アルミナ調合粉末および第1の副成分粉末の合計100質量部に対し、1質量部以上1.5質量部以下のPVA(ポリビニールアルコール)などのバインダと、100質量部の溶媒と、0.1質量部以上0.55質量部以下の分散剤とを撹拌装置に入れて混合および撹拌し、スラリーを得る。 For a total of 100 parts by mass of the alumina blend powder and the first subcomponent powder, 1 part by mass or more and 1.5 parts by mass or less of a binder such as PVA (polyvinyl alcohol), 100 parts by mass of a solvent, and 0.1 parts by mass or more and 0.55 parts by mass or less of a dispersant are placed in a stirring device and mixed and stirred to obtain a slurry.

スラリーを噴霧造粒して顆粒を得た後、1軸プレス成形装置あるいは冷間静水圧プレス成形装置を用いて、成形圧を78Mpa以上128MPa以下として加圧することにより筒状の成形体を得る。筒状の成形体を、大気雰囲気中、1500℃以上1700℃以下および4時間以上6時間以下の条件で焼成することによって、筒状の焼結体(筒状部11)が得られる。このような焼成によって得られる焼結体(筒状部11)は、例えば、5.0mm以上15.0mm以下の外径および1.0mm以上13.0mm以下の内径を有し、軸方向に30mm以上150mm以下の長さを有する。特に、焼成温度は、1600℃以上1650℃以下であるとよい。得られた焼結体(筒状部11)は、必要に応じて、内壁面および外壁面を研磨または研削してもよい。After the slurry is sprayed and granulated to obtain granules, a uniaxial press molding device or a cold isostatic press molding device is used to pressurize the granules at a molding pressure of 78 MPa to 128 MPa to obtain a cylindrical molded body. The cylindrical molded body is fired in an air atmosphere at 1500°C to 1700°C for 4 hours to 6 hours to obtain a cylindrical sintered body (cylindrical part 11). The sintered body (cylindrical part 11) obtained by such firing has, for example, an outer diameter of 5.0 mm to 15.0 mm and an inner diameter of 1.0 mm to 13.0 mm, and a length of 30 mm to 150 mm in the axial direction. In particular, the firing temperature is preferably 1600°C to 1650°C. The inner and outer wall surfaces of the obtained sintered body (cylindrical part 11) may be polished or ground as necessary.

筒状部11の窓部12と接触させる側の端面(第2対向面132)は、窓部12の筒状部11と接触させる側の端面(第1対向面131)よりも、粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値が小さくなるように加工される。未加工の状態で、第2対向面132の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値が、第1対向面131の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値よりも小さければ、加工しなくてもよい。この加工は、研磨、研削などであり、必要に応じて行われる。研磨する場合、0.5μm以上3μm以下の平均粒径を有するダイヤモンドを含むスラリーを、銅製、錫製または錫鉛合金製のラップ盤に所定時間毎に供給して研磨すればよい。The end face (second opposing surface 132) of the cylindrical portion 11 that comes into contact with the window portion 12 is processed so that the average value of the average length (Rsm) in the roughness curve is smaller than that of the end face (first opposing surface 131) of the window portion 12 that comes into contact with the cylindrical portion 11. If the average value of the average length (Rsm) in the roughness curve of the second opposing surface 132 is smaller than the average value of the average length (Rsm) in the roughness curve of the first opposing surface 131 in the unprocessed state, processing is not necessary. This processing is polishing, grinding, etc., and is performed as necessary. When polishing, a slurry containing diamond having an average particle size of 0.5 μm or more and 3 μm or less may be supplied to a lapping machine made of copper, tin, or tin-lead alloy at predetermined intervals to polish.

次に、窓部12の製造方法の一実施形態について説明する。まず、EFG(Edge-defined film-fed Growth)法、CZ(チョクラルスキー法)、カイロポーラス法などによって育成したサファイアインゴットを、c面が主面となるように、マルチワイヤーソーを用いて切断する。Next, one embodiment of a method for manufacturing the window portion 12 will be described. First, a sapphire ingot grown by the Edge-defined film-fed Growth (EFG) method, the Czochralski method (CZ) method, the Chiroporus method, or the like is cut using a multi-wire saw so that the c-plane becomes the main surface.

例えば、直径が5.0mm以上15.0mm以下、厚みが0.2mm以上2.0mm以下の円板状に切断され、研磨や研削が施されていない窓部12が得られる。サファイアインゴットは、Mg、SiおよびCaの少なくともいずれかを含んでいてもよく、その含有量は、それぞれ10質量ppm以下である。サファイアインゴットが、Mg、SiおよびCaを含んでいる場合、その含有量は、グロー放電質量分析装置(GDMS)を用いて求めればよい。For example, the sapphire ingot is cut into a disk shape having a diameter of 5.0 mm to 15.0 mm and a thickness of 0.2 mm to 2.0 mm, and the window portion 12 is obtained without being polished or ground. The sapphire ingot may contain at least one of Mg, Si, and Ca, each of which has a content of 10 mass ppm or less. When the sapphire ingot contains Mg, Si, and Ca, the content of each of these elements may be determined using a glow discharge mass spectrometer (GDMS).

窓部12の筒状部11と接触させる側の端面(第1対向面131)は、筒状部11の窓部12と接触させる側の端面(第2対向面132)よりも、粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値が長くなるように加工される。未加工の状態で、第1対向面131の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値が、第2対向面132の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値よりも大きければ、加工しなくてもよい。この加工は、研磨、研削などであり、必要に応じて行われる。The end face (first opposing surface 131) of the window portion 12 that comes into contact with the cylindrical portion 11 is processed so that the average value of the average length (Rsm) in the roughness curve is longer than the end face (second opposing surface 132) of the cylindrical portion 11 that comes into contact with the window portion 12. If the average value of the average length (Rsm) in the roughness curve of the first opposing surface 131 in the unprocessed state is greater than the average value of the average length (Rsm) in the roughness curve of the second opposing surface 132, no processing is required. This processing is polishing, grinding, etc., and is performed as necessary.

研磨する場合、0.5μm以上3μm以下の平均粒径を有するダイヤモンドを含むスラリーを、銅製、錫製または錫鉛合金製のラップ盤に所定時間毎に供給して研磨すればよい。両側の端面を研磨する場合、窓部12の筒状部11と接触させる側の端面の研磨に用いるダイヤモンドの平均粒径を、筒状部11の窓部12と接触させる側の端面の研磨に用いるダイヤモンドの平均粒径よりも小さくしてもよい。When polishing, a slurry containing diamonds having an average particle size of 0.5 μm or more and 3 μm or less may be supplied to a lapping machine made of copper, tin, or tin-lead alloy at predetermined intervals to perform polishing. When polishing both end faces, the average particle size of diamonds used to polish the end face of the window portion 12 that comes into contact with the cylindrical portion 11 may be smaller than the average particle size of diamonds used to polish the end face of the cylindrical portion 11 that comes into contact with the window portion 12.

さらに、窓部12の両端面を、コロイダルシリカによるCMP(Chemical Mechanical Polishing)研磨に供してもよい。窓部12の両端面がCMP研磨に供されることによって、窓部12の光の透過率をより向上させることができる。Furthermore, both end faces of the window portion 12 may be subjected to CMP (Chemical Mechanical Polishing) polishing using colloidal silica. By subjecting both end faces of the window portion 12 to CMP polishing, the light transmittance of the window portion 12 can be further improved.

次いで、筒状部11の一方の端部を封止するように、筒状部11と窓部12とを接合する。接合方法は限定されず、例えば、拡散接合などが挙げられる。以下、拡散接合によって接合する方法を説明する。Next, the cylindrical portion 11 and the window portion 12 are joined so as to seal one end of the cylindrical portion 11. The joining method is not limited, and examples include diffusion bonding. The method of joining by diffusion bonding is described below.

まず、筒状部11の第2対向面132および窓部12の第1対向面131の少なくとも一方に水を付着させる。水を付着させる方法は限定されず、第1対向面131および第2対向面132の少なくとも一方に、例えば、水を噴霧したり、水を刷毛などで塗布したり、水に直接浸漬したりする方法などが挙げられる。First, water is applied to at least one of the second opposing surface 132 of the cylindrical portion 11 and the first opposing surface 131 of the window portion 12. There are no limitations on the method of applying water, and examples of the method include spraying water on at least one of the first opposing surface 131 and the second opposing surface 132, applying water with a brush, or directly immersing the surface in water.

付着した水が互いに対向する表面を表面張力により密着させる。さらに、水和反応(不純物が少ないH2Oによる局所的なOH基の加水分解反応で誘発されたAl以外の元素(Si、Mg、Caなど)が電気陰性度の違いで、酸化アルミニウムと再結晶化され、強固な結合を得ることができる。水としては、例えば、蒸留水、RO水(逆浸透水)、イオン交換水、Elix水(メルク(株)登録商標)などの純水または超純水からなる。 The attached water brings the opposing surfaces into close contact with each other due to surface tension. Furthermore, elements other than Al (Si, Mg, Ca, etc.) induced by a hydration reaction (local hydrolysis reaction of OH groups by H2O with few impurities) are recrystallized with aluminum oxide due to differences in electronegativity, resulting in strong bonding. The water can be, for example, pure water or ultrapure water such as distilled water, RO water (reverse osmosis water), ion-exchanged water, or Elix water (registered trademark of Merck Ltd.).

水を吸着させた後、筒状部11と窓部12とを吸着させて長手方向から、例えば800gf以上3kgf以下の圧力で押圧し、1000℃以上1800℃以下および4時間以上6時間以下の条件で熱処理する。このようにして、一実施形態に係る有底筒状体1が得られる。After the water is absorbed, the cylindrical portion 11 and the window portion 12 are adsorbed and pressed from the longitudinal direction with a pressure of, for example, 800 gf to 3 kgf, and then heat treated at 1000°C to 1800°C for 4 hours to 6 hours. In this way, a bottomed cylindrical body 1 according to one embodiment is obtained.

複数の有底筒状体1を作製し、それぞれの有底筒状体1について、第1対向面131の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)および第2対向面132の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)を測定した。第1対向面131の測定値の平均は24.29μmであり、第2対向面132の測定値の平均は15.22μmであった。A number of bottomed cylindrical bodies 1 were produced, and the average length (Rsm) of the roughness curve of the first opposing surface 131 and the average length (Rsm) of the roughness curve of the second opposing surface 132 were measured for each bottomed cylindrical body 1. The average of the measurements of the first opposing surface 131 was 24.29 μm, and the average of the measurements of the second opposing surface 132 was 15.22 μm.

さらに、第1対向面131の粗さ曲線における2乗平均平方根傾斜(RΔq)および第2対向面132の粗さ曲線における2乗平均平方根傾斜(RΔq)も測定した。第1対向面131の測定値の平均は0.004であり、第2対向面132の測定値の平均は0.694であった。平均長さ(Rsm)および2乗平均平方根傾斜(RΔq)のそれぞれの平均値は、上述した測定方法により求めた。 Furthermore, the root mean square slope (RΔq) of the roughness curve of the first opposing surface 131 and the root mean square slope (RΔq) of the roughness curve of the second opposing surface 132 were also measured. The average of the measured values of the first opposing surface 131 was 0.004, and the average of the measured values of the second opposing surface 132 was 0.694. The average values of the average length (Rsm) and the root mean square slope (RΔq) were obtained by the measurement method described above.

本開示に係る有底筒状体は、例えば、光センサ用シールアセンブリ、高輝度発光装置、分析装置、燃料噴射装置、紫外線照度計、赤外線検出装置、プラズマ処理装置などとして使用される。本開示に係る有底筒状体を、例えば、光センサ用シールアセンブリとして使用すると、長期間高温に晒されるような環境下であっても、対象物の情報を正確に検知することができる。The bottomed cylindrical body according to the present disclosure is used, for example, as a seal assembly for an optical sensor, a high-brightness light-emitting device, an analytical device, a fuel injection device, an ultraviolet illuminometer, an infrared detection device, a plasma processing device, etc. When the bottomed cylindrical body according to the present disclosure is used, for example, as a seal assembly for an optical sensor, it is possible to accurately detect information about an object even in an environment where it is exposed to high temperatures for a long period of time.

本開示に係る有底筒状体は、上述の一実施形態および他の実施形態に限定されない。例えば、上述の有底筒状体1は、筒状部11が円筒状を有している。しかし、筒状部は円筒状に限定されず、例えば、有底筒状体の用途などに応じて、楕円筒状であってもよく、断面が三角形状、四角形状、五角形状、六角形状などの角筒状を有していてもよい。The bottomed tubular body according to the present disclosure is not limited to the above-described embodiment or other embodiments. For example, the bottomed tubular body 1 described above has a tubular portion 11 that is cylindrical. However, the tubular portion is not limited to a cylindrical shape, and may be, for example, an elliptical tubular shape, or may have a cross section that is a polygonal tubular shape such as a triangular, rectangular, pentagonal, or hexagonal shape, depending on the application of the bottomed tubular body.

例えば、上述の有底筒状体1は、筒状部11の一方の端部のみを封止するように、筒状部11と窓部12とが接合されている。しかし、本開示に係る有底筒状体は、筒状部の両方の端部を封止するように、筒状部と窓部とが接合されていてもよい。For example, in the above-mentioned bottomed cylindrical body 1, the cylindrical portion 11 and the window portion 12 are joined so as to seal only one end of the cylindrical portion 11. However, in the bottomed cylindrical body according to the present disclosure, the cylindrical portion and the window portion may be joined so as to seal both ends of the cylindrical portion.

1 有底筒状体
11 筒状部
12 窓部
13 対向面
131 第1対向面
132 第2対向面
1 Bottomed Cylindrical Body 11 Cylindrical Part 12 Window Part 13 Opposing Surface 131 First Opposing Surface 132 Second Opposing Surface

Claims (12)

酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスで形成された筒状部と、該筒状部の少なくとも一方の端部を封止する平板状の窓部とを含み、
前記窓部が、サファイアまたは透過性セラミックスで形成され、
前記筒状部と前記窓部との接合体であり、
前記窓部の前記筒状部側の第1対向面は、前記筒状部の前記窓部側の第2対向面よりも、粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値が大きい、
有底筒状体。
The device includes a cylindrical portion formed of ceramics containing aluminum oxide as a main component, and a flat plate-shaped window portion that seals at least one end of the cylindrical portion,
The window is made of sapphire or a transparent ceramic,
a joint between the cylindrical portion and the window portion,
a first opposing surface of the window portion on the cylindrical portion side has a larger average value of a mean length (Rsm) in a roughness curve than a second opposing surface of the cylindrical portion on the window portion side;
A cylindrical body with a bottom.
前記第2対向面の粗さ曲線における平均長さ(Rsm)の平均値が、22.8μm以下(但し、0μmを除く)である、請求項1に記載の有底筒状体。 A cylindrical body with a bottom as described in claim 1, wherein the average value of the average length (Rsm) in the roughness curve of the second opposing surface is 22.8 μm or less (excluding 0 μm). 前記第2対向面は、前記第1対向面よりも、粗さ曲線における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値が大きい、請求項1または2に記載の有底筒状体。 The bottomed cylindrical body described in claim 1 or 2, wherein the second opposing surface has a larger average value of the root mean square slope (RΔq) in the roughness curve than the first opposing surface. 前記第1対向面の粗さ曲線における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値が、0.016以下(但し、0を除く)である、請求項1~3のいずれかに記載の有底筒状体。A cylindrical body with a bottom as described in any one of claims 1 to 3, wherein the average value of the root mean square slope (RΔq) in the roughness curve of the first opposing surface is 0.016 or less (excluding 0). 前記筒状部を形成するセラミックスが、ナトリウムをさらに含み、
粒界相内において、ナトリウムの少なくとも一部は酸化ナトリウム(Na2O)として存在し、
酸化ナトリウム(Na2O)は、酸化アルミニウムの結晶との境界領域よりも内部領域の方に多く存在している、請求項1~4のいずれかに記載の有底筒状体。
the ceramic forming the cylindrical portion further contains sodium;
In the grain boundary phase, at least a portion of the sodium is present as sodium oxide (Na 2 O);
5. The bottomed tubular body according to claim 1, wherein sodium oxide (Na 2 O) is present in a larger amount in the inner region than in the boundary region with the aluminum oxide crystals.
前記筒状部を形成するセラミックスが、ナトリウムを酸化ナトリウム(Na2O)に換算して30質量ppm以上500質量ppm以下の割合で含む、請求項5に記載の有底筒状体。 6. The bottomed tubular body according to claim 5, wherein the ceramic forming the tubular portion contains sodium in a ratio of 30 ppm by mass to 500 ppm by mass, calculated as sodium oxide ( Na2O ). 前記筒状部を形成するセラミックスが、ニッケルを酸化ニッケル(NiO)に換算して4質量ppm以下の割合でさらに含む、請求項1~6のいずれかに記載の有底筒状体。 A bottomed cylindrical body as described in any one of claims 1 to 6, wherein the ceramic forming the cylindrical portion further contains nickel in a proportion of 4 ppm by mass or less, calculated as nickel oxide (NiO). 前記筒状部を形成するセラミックスが、周期表4族、5族および6族の少なくともいずれかの元素を酸化物に換算して、合計0.01質量%以上1質量%以下の割合で含む、請求項1~7のいずれかに記載の有底筒状体。 A bottomed cylindrical body according to any one of claims 1 to 7, wherein the ceramic forming the cylindrical portion contains at least one element from Groups 4, 5, and 6 of the periodic table in a total amount of 0.01% by mass or more and 1% by mass or less, calculated as an oxide. 前記筒状部を形成するセラミックスが、マグネシウムを酸化マグネシウム(MgO)に換算して0.02質量%以上0.7質量%以下の割合で含む、請求項1~8のいずれかに記載の有底筒状体。 A bottomed cylindrical body as described in any one of claims 1 to 8, wherein the ceramic forming the cylindrical portion contains magnesium in a proportion of 0.02 mass% or more and 0.7 mass% or less, calculated as magnesium oxide (MgO). 前記窓部がサファイアで形成されており、サファイアのc軸と前記筒状部の中心軸とが略平行である、請求項1~9のいずれかに記載の有底筒状体。 A bottomed cylindrical body as described in any one of claims 1 to 9, wherein the window portion is formed of sapphire and the c-axis of the sapphire and the central axis of the cylindrical portion are approximately parallel. 前記第1対向面と前記第2対向面とが拡散接合されている、請求項1~10のいずれかに記載の有底筒状体。A bottomed cylindrical body as described in any one of claims 1 to 10, wherein the first opposing surface and the second opposing surface are diffusion bonded. 請求項1~11のいずれかに記載の有底筒状体を含む、光センサ用シールアセンブリ。A seal assembly for an optical sensor comprising a bottomed cylindrical body according to any one of claims 1 to 11.
JP2023511206A 2021-03-30 2022-03-25 Bottomed cylindrical body Active JP7526359B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021058803 2021-03-30
JP2021058803 2021-03-30
PCT/JP2022/014677 WO2022210427A1 (en) 2021-03-30 2022-03-25 Bottomed cylindrical body

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2022210427A1 JPWO2022210427A1 (en) 2022-10-06
JP7526359B2 true JP7526359B2 (en) 2024-07-31

Family

ID=83456263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023511206A Active JP7526359B2 (en) 2021-03-30 2022-03-25 Bottomed cylindrical body

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7526359B2 (en)
WO (1) WO2022210427A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5364186A (en) 1992-04-28 1994-11-15 Luxtron Corporation Apparatus and method for monitoring a temperature using a thermally fused composite ceramic blackbody temperature probe
US20090206264A1 (en) 2008-02-14 2009-08-20 Robert Christopher Twiney Infra-red temperature sensor
JP2011232261A (en) 2010-04-28 2011-11-17 Shimadzu Corp Thermal type infrared-ray sensor
WO2014021140A1 (en) 2012-08-03 2014-02-06 Semitec株式会社 Contact-type infrared temperature sensor, thermal apparatus, and exhaust system
WO2019022244A1 (en) 2017-07-28 2019-01-31 京セラ株式会社 Member for plasma processing devices
WO2021039742A1 (en) 2019-08-29 2021-03-04 京セラ株式会社 Tubular body, wiring member, and channel member

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH051795Y2 (en) * 1988-05-24 1993-01-18
JP2016040497A (en) * 2014-08-12 2016-03-24 日本碍子株式会社 Infrared ray processing device
JP2019041047A (en) * 2017-08-28 2019-03-14 京セラ株式会社 Adsorption nozzle assembly

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5364186A (en) 1992-04-28 1994-11-15 Luxtron Corporation Apparatus and method for monitoring a temperature using a thermally fused composite ceramic blackbody temperature probe
US20090206264A1 (en) 2008-02-14 2009-08-20 Robert Christopher Twiney Infra-red temperature sensor
JP2011232261A (en) 2010-04-28 2011-11-17 Shimadzu Corp Thermal type infrared-ray sensor
WO2014021140A1 (en) 2012-08-03 2014-02-06 Semitec株式会社 Contact-type infrared temperature sensor, thermal apparatus, and exhaust system
WO2019022244A1 (en) 2017-07-28 2019-01-31 京セラ株式会社 Member for plasma processing devices
WO2021039742A1 (en) 2019-08-29 2021-03-04 京セラ株式会社 Tubular body, wiring member, and channel member

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2022210427A1 (en) 2022-10-06
WO2022210427A1 (en) 2022-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6417127B1 (en) Translucent polycrystalline ceramic and method for making same
KR102376825B1 (en) Alumina sintered body and ground substrate for optical element
TWI589546B (en) Sintered body
TWI791473B (en) Rare earth oxyfluoride sintered body and manufacturing method thereof
JP2783980B2 (en) Joint body and method of manufacturing the same
KR102519299B1 (en) aluminum nitride plate
JP2001322866A (en) Alumina sintered body, manufacturing method thereof, sintered alumina member and arc tube
KR101687145B1 (en) Cordierite sintered body, method for manufacturing the same, composite substrate, and electronic device
KR20160120719A (en) Handle substrate of composite substrate for semiconductor, and composite substrate for semiconductor
EP2679562B1 (en) Cordierite sintered body and member for semiconductor device composed of cordierite sintered body
KR20190055825A (en) Transparent spinel sintered body, optical member and method for producing transparent spinel sintered body
JP2002293609A (en) Ceramic polycrystal body and method of producing the same
KR102560837B1 (en) Alumina sintered body and base substrate for optical elements
JP7526359B2 (en) Bottomed cylindrical body
JP7536518B2 (en) Reaction vessel and biochemical analyzer
EP3805631A1 (en) Optical device
EP3567016A1 (en) Method for preparing ceramic molded body for sintering and method for producing ceramic sintered body
JP2003086475A (en) Dummy wafer, method of manufacturing the same, and detection method using the same
KR102557205B1 (en) Transparent AlN sintered body and its manufacturing method
JP7565843B2 (en) Light-transmitting window assembly
EP3654088B1 (en) Optical isolator and faraday rotator
EP3805630A1 (en) Optical device
JP2916664B2 (en) Oriented alumina sintered body
EP2930159A1 (en) Light-transmitting bismuth-substituted rare-earth iron garnet-type sintered material, and magnetooptical device
JP7584248B2 (en) Semiconductor manufacturing equipment component and semiconductor manufacturing equipment using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230901

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240702

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240719

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7526359

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150